真空低溫下超聲馬達(dá)性能及其摩擦材料的研究.pdf

1、超聲馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單質(zhì)量輕、低速大轉(zhuǎn)矩及無電磁干擾等結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)特性方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其在航空航天領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，超聲馬達(dá)在非常態(tài)環(huán)境下的研究，已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。然而，真空低溫下的超聲馬達(dá)及其摩擦材料研究仍不完善。除此之外，摩擦材料的磨損壽命預(yù)測(cè)問題亟待解決。因此，研究在真空低溫下超聲馬達(dá)的摩擦材料與磨損壽命預(yù)測(cè)理論，對(duì)非常態(tài)下的超聲馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、完善理論模型以及提高其性能和可靠性，均具有重要的理論和實(shí)際意義。

2、
　　首先針對(duì)實(shí)驗(yàn)室原有超聲馬達(dá)定子導(dǎo)熱性差的問題，設(shè)計(jì)出內(nèi)圓固定的超聲馬達(dá)定子結(jié)構(gòu)，使其易于導(dǎo)熱和導(dǎo)冷。并利用有限元方法，仿真分析了定子結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其振動(dòng)參量的影響，優(yōu)化了定子的尺寸。在此基礎(chǔ)上，搭建了真空低溫環(huán)境超聲馬達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，模擬非常態(tài)苛刻環(huán)境和馬達(dá)實(shí)際運(yùn)行工況，為真空低溫下超聲馬達(dá)研究提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　在真空低溫下考察膠粘劑、壓電陶瓷、軸承和摩擦材料等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超聲馬達(dá)性能的影響，提出了真空低溫下的超聲馬達(dá)設(shè)計(jì)

3、原則，用以指導(dǎo)非常態(tài)下的超聲馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。繼而改進(jìn)了超聲馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，并與商用超聲馬達(dá)對(duì)比研究了行波型超聲馬達(dá)在真空低溫環(huán)境下的特性，為真空低溫下的摩擦材料研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)裝置。
　　針對(duì)真空低溫環(huán)境，研究了超聲馬達(dá)摩擦材料的特性。選擇國(guó)內(nèi)常用的幾種摩擦材料，實(shí)驗(yàn)分析其在真空低溫下的超聲驅(qū)動(dòng)特性和磨損特性。通過大量的超聲馬達(dá)實(shí)驗(yàn)，探討了非常態(tài)環(huán)境下多種摩擦材料的摩擦學(xué)行為，提出了真空低溫下的超聲馬達(dá)摩擦材料設(shè)計(jì)原則，為真空低溫下超

4、聲馬達(dá)摩擦材料的研制提供選材依據(jù)，并為超聲馬達(dá)摩擦材料壽命預(yù)測(cè)提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　研制出適用于真空低溫環(huán)境的超聲馬達(dá)摩擦材料。提出以聚苯酯和聚四氟乙烯共混作為基體制備超聲電機(jī)摩擦材料的思路，針對(duì)其力學(xué)和摩擦學(xué)性能的問題，利用2種耐熱性樹脂對(duì)聚苯酯基體進(jìn)行改性。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，得出填料合理用量范圍，利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行復(fù)合配方設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)配方組分對(duì)配方性能的可控，研制出一種滿足使用要求的超聲馬達(dá)摩擦材料，通過真空低溫下與國(guó)內(nèi)

5、常用摩擦材料的對(duì)比和實(shí)機(jī)實(shí)驗(yàn)，證明其具有較好的驅(qū)動(dòng)特性，是一種適用于真空低溫環(huán)境的高性能超聲馬達(dá)摩擦材料。
　　通過從微觀角度對(duì)行波型超聲馬達(dá)摩擦材料的磨損起因分析，研究了超聲馬達(dá)摩擦材料的磨損預(yù)測(cè)方法?；贏rchard磨損公式，計(jì)及超聲波振動(dòng)對(duì)磨損的影響，計(jì)算出法向壓力分布和相對(duì)滑動(dòng)速度函數(shù)，建立了行波型超聲馬達(dá)摩擦材料的磨損預(yù)測(cè)模型。該模型不僅考慮了摩擦材料在磨損中的厚度、摩擦材料剛度和預(yù)壓力變化，而且考慮了行波中位移和時(shí)間